A.B.D.’de bulunan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki RHIC çarpıştırıcısında çalışan STAR grubu heyecan verici sonuçlar elde etti. Fizikçilerin bulgularına göre, kuark-gluon plazması olarak adlandırılan Büyük Patlama sonrası ortamda “kiral manyetik dalgalar” bulunuyordu. Veriler Physical Review Letters dergisinde Editör Önerisi olarak öne çıkarılarak yayımlandı.
Sözü geçen dalganın varlığı zaten kuramsal olarak kuark-gluon plazmasında bekleniyordu. Şimdi deneysel kanıta da ulaşılmış oldu. Evrenin erken dönemlerinde (ilk anlarında), protonlar ve nötronların yapıtaşı olan kuarklar ile kuarkları birbirine yapıştıran gluonlar özgürce gezinmekteydi. Zaman ilerlerken bu en temel yapıtaşları ayrılmaz biçimde biraraya gelerek, proton ve nötron gibi daha büyük parçacıkları oluşturdu.
Kiral dalgaların gözlenmesinin en heyecan verici yanlarından biri, Kuantum Renk Dinamiği (QCD) taban durumunda kırılmış bir simetri olan kiral simetrinin, kuark ve gluonların proton ve nötronların içinden kurtulabildikleri durumda (kuark-gluon plazmasında) simetriyi tekrar yenileyebilecekleri öngörüsüne yaptığı katkı.
Konuyu daha iyi anlayabilmek için, gelin plazmanın içine yakından bakalım. Orası gerçeküstü bir dünya gibi manyetik alanlar tarafından sağ elli ve sol elli parçacıkların ayrıştırıldığı bir ortamdır. Bu ayrıştırma, kiral manyetik dalgaların eksi ve artı yüklü parçacıkların akışı üzerinde farklı etki yaratması sonucu oluşuyordu.
STAR ekibinden Hongwei Ke, “Dedektörde ölçtüğümüz şey, artı yüklü parçacıklar kutuplara itilirken, ateş topunun ekvatoru yakınında gerçekleşen çarpışmalardan çıkan eksi yüklü parçacıkların eğilimiydi,” diye açıklıyor. Farklı şekilde akmalarının, altın iyonları çarpıştırmaları sonucunda olduğunu ekliyor. Bu iyonlar, elektronları ayıklanmış altın atomları oluyor. Yani çekirdeklerinde artı yüklü 79 tane proton bulunan, elektronsuz atomlar. İyonlar kafa kafaya çarpıştırıldıkları zaman, yüklü madde karışımı dönmeye başlıyor. Dönen artı yüklü yığın güçlü bir manyetik alan oluşturuyor. Yığının iç kısmında çok sayıda atom-altı parçacık oluyor; önce kuark ve gluonlar, sonraları çarpışma bölgesinde depolanan enerji tarafından yaratılan diğer parçacıklar. Bu parçacıkların da çoğu manyetik alandan geçerken kendi eksenleri etrafında dönüş yapıyor. Hareket yönleri ile spin yönelimleri arasındaki ilişki kiralitelerini belirliyor. Kiralite, bir parçacığın sağ elli ya da sol elli (solak) olması olarak da isimlendiriliyor. Uzaklaşan bir parçacık saat yönünde dönüyorsa sağ elli olduğu, saatin tersi yönünde dönüyorsa solak olduğu söyleniyor.
STAR ekibi üyelerinden Gang Wang, parçacık ve anti-parçacık sayılarının farklı olması durumunda manyetik alanın bu sağ elli ve sol elli parçacıkları farklı şekilde etkileyeceğini belirtiyor. Bu da onların manyetik alan ekseni boyunca “kiral yükleri”ne göre ayrışmalarına neden oluyor. “Bu kiral ayrışma bir nevi tohum görevi görüyor ve sonuçta yükleri farklı parçacıkları birbirlerinden ayırıyor. Bu durum daha fazla kiral ayrışma tetikliyor ve sonra daha fazla yük ayrışması oluşuyor. Birbiri üzerine eklenen bu iki etki dalga dalga yayılıyor. İşte bu nedenle kiral manyetik dalga olarak adlandırılıyor,” diyor Gang. En nihayetinde bu iki etkinin birlikte işleyerek eksi yüklü parçacıkları ekvatora, artı yüklüleri de kutuplara ittiklerini görüyoruz.
Etkiyi deneysel olarak saptamak için STAR bilimcileri, RHIC çarpışmalarından üretilen bazı belli artı yüklü ve eksi yüklü parçacıkların ortaklaşa hareketlerini ölçmüş. Ulaştıkları sonuçlar tam olarak kiral manyetik dalganın varlığını öngören kuramın hesaplamaları ile örtüşüyor. Durumu açıklayabilecek başka hiç bir modelin de var olmadığını ekleyelim.
Kaynak:”Observation of charge asymmetry dependence of pion elliptic flow and the possible chiral magnetic wave in heavy-ion collisions” arxiv.org/abs/1504.02175
Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.